昔のようにフィルターを自作しなければならない場面は少ないとは思いますが、自作派としては作り方と応用を知っていた方が便利な時があります。多くのフィルターは既に色々な設計方法がインターネット等に提示されているので、少し変わったものを主に紹介したいと思います。

1.LCフィルター

初期には影像パラメーター法という素子が無限に繋がったことを想定した設計法「O. Zobel, Theory and Design of Electric Wave Filters, Bell System Technical Jour., (Jan. 1923)」でしたが、コンピューターで複雑な計算も簡単にできるようになり、実際の回路に近い動作パラメーター法が主流になりました。

次の図は影像パラメーター法と動作パラメーター法で設計したLPF（ローパスフィルター）の特性の比較です。

影像パラメーターLPFの特性

動作パラメーターLPFの特性

昔は50MHz帯でアマチュア無線を運用すると第2高調波がテレビの2チャンネルに混入し、そのTVI対策に苦労したものですが、当時は動作パラメーター法の設計も分からず適切なフィルターが作れませんでした。今ではフィルターも簡単にできますが、テレビは地デジに変わり、周波数はUHF帯を使用するようになったため、その必要性もなくなってしまいました。地デジに変わる前のアナログ時代の最後の頃に作った動作パラメーター法のフィルターを紹介します。

動作パラメーター法でバンドパスフィルター（BPF）を設計するとほとんどのBPFは設計できるのですが、狭帯域にすると実際の素子が理想的なものにできず、シミュレーションと実際の特性が合わなくなってきます。次の図はこの設計法で設計した7MHzのBPFとそのシミュレーションで良好な特性になっています。ところが使っているCの値が16.9nFでLの値は29.3nHになっており、これ位の値のコンデンサーとコイルはQが非常に低く、実際には希望する特性には遠く及ばないものになってしまいます。

このため、本連載「楽しいエレクトロニクス工作」第3回受信機の記事で紹介したフィルターの特性をもう一度紹介します。

このフィルターの周波数を変えるには、CもLもその周波数比で割ればOKです。例えば、14MHzでは14/7=2のため、CもLも半分にすればほぼ近い特性にできます。この形のフィルターはコイルにタップが不要なためCのカットアンドトライで調整できる利点があります。

2.アクティブフィルター

OPアンプを使ったアクティブフィルターの設計ソフトもインターネット等で簡単に手に入れることができ、特に珍しくはないと思います。

鋭いピークを持ったバンドパスフィルターで一般の設計法ではなくTwin-Tノッチを利用した電信用の低周波フィルターを紹介します。Twin-Tノッチはノッチフィルターとして有名ですが、これを帰還に利用してBPFにするものです。周波数を変えるにはfc=1/2πRCの計算で変更できます。

Twin-Tノッチ回路と特性

Twin-Tノッチ回路を利用した600Hz BPF回路

600Hz CWフィルター

Twin-Tノッチ型BPFの特性

3.同軸型フィルター

同軸型のフィルターはQが高く急峻な特性にできることが知られていますが、形が大きくなるのであまり使われる機会がありませんでした。

・ 430MHz
レピーターを設置するとき、高い場所に上げる場合が多く、またテレビ送信局に近い場合が比較的多いと思われます。このような場合はレピーターの受信機がテレビ電波でブロックされて正常に受信できないことがあります。こんな場合はこの同軸型フィルターが有効です。

この430MHz同軸型フィルターは双峰特性になっており、レピーターの送信と受信の周波数で特性が持ち上がっていますが、挿入損失は低い値になっています。

430MHz同軸型フィルターの特性図

・ 1.2GHZ
430MHzと同様な同軸型フィルターですが、周波数が高いため形は小さくなります。コネクターはSMAタイプを使用します。

1.2GHzの同軸型フィルターの特性